【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及bim模型轻量化，特别涉及一种铁路bim模型轻量化处理方法。
技术介绍
1、随着铁路四电bim模型精度的提高，大体量bim模型如1g、10g、甚至几十g的四电建筑模型，会出现模型加载时间长，体验感较差的效果的问题，为了解决这些问题，本专利技术专利以实现bim 3d模型文件的流畅加载、以及bim模型的轻量化为目的，对该专利技术进行阐述。我们对bim模型的轻量化采用了两步进行处理，首先是对标准bim文件格式ifc格式的轻量化处理，我们将其转换为了gltf格式；第二步我们使用webgl这款api，在保证bim模型能满足当前场景显示需要的前提下，对bim模型进行更加细致的轻量化处理，首先我们将bim模式进行合理的数据分配，包括几何数据和非几何数据的分配，其中分配好的几何数据使用了包括采用参数化建模以减少细节，简化几何模型以去除不必要的细节和复杂性，采用将简化后的模型网格划分为三角面片，接着我们使用了delaunay三角剖分算法，将这些面片转换为光滑的三角形网格，使得面片在精度上达到精度要求。以及采用相似性算法减少模型构件存储量，主要是通过识别和删除冗余数据来优化模型存储，通过应用相似性算法，可以降低模型大小，从而减少存储和内存需求。这种方法通常适用于具有重复结构和特征的模型并行计算和分布式处理技术来加快模型计算速度。这些方法相结合在提高模型效率的同时保持模型准确性，为铁路四电bim模型轻量化提供了可靠的技术支持。
2、传统的铁路四电bim模型存在体积庞大、成本高昂和速度较慢，容易出现加载慢，对硬件设备要求较高等
技术实现思路
1、本专利技术目的就在于为了解决上述的问题，而提供一种铁路bim模型轻量化处理方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、根据本专利技术的一个方面，提供了一种铁路bim模型轻量化处理方法，包括以下内容：
4、1.对ifc bim文件格式进行gltf格式的轻量化转换：
5、（1）第一步文件的提取利用到上文提到的xbim.essentials组件，该组件可以解析ifc文件，并提供面向对象的访问方式访问ifc文件，也就是说该组件完成了ifc文件的提取工作，在后续操作中我们可以像访问内存中的文件对象一样访问ifc文件；
6、（2）第二步则是文件的转换，经过第一步的处理，内存中的数据仍然是以ifc格式组织起来的，在第二步中要将按照需要提取内存中ifc格式的数据，以便在下一步中可以将这些数据装载成目标格式；
7、（3）第三步基于第二步提取出的数据，将其装载成gltf格式，这一步利用gltf-csharp-loader处理，将提取的数据按照gltf的组织形式写进loader中，像调用写文件函数一样调用loader.save()函数便可将数据写到磁盘中，或者将gltf格式的数据保存到数据库中，以实现bim模型在互联网上的快速传输和加载。
8、2.对格式转换后的bim模型进行后续轻量化处理：
9、2.1数据分配：bim模型由三维几何数据和模型结构属性等非几何数据组成，将这两部分数据进行分离这一处理过程能有效剥离原始bim模型文件中约20%-50%的非几何数据，将其输出为数据文件以供bim应用开发使用；
10、2.2在进行几何数据和非几何数据的分离后，剩余的三维几何数据需要进一步进行轻量化处理和优化，以减少数据量，降低客户端电脑在渲染计算上的负担，从而加快bim模型的下载、渲染和功能处理速度；
11、（a）模型参数化：bim模型的参数化过程是将建筑信息模型中的各个构成部分转换为可通过定义参数进行调节的形式，以实现更高效的设计和管理，这个过程从数据的采集和建模开始，涵盖了确定可参数化的模型特征，例如墙体厚度、窗户大小、楼层高度等，然后利用bim软件的功能将这些特征转化为可调整的参数；
12、（b）面片三角化：首先，通过将复杂的几何体分解为面片，然后对面片进行几何简化和优化，去除冗余信息和细节。接下来，我们利用delaunay三角剖分算法将这些面片转换为光滑的三角形网格，确保模型在视觉和计算上都能达到要求的精度。这种处理不仅能减少模型的存储空间和数据传输需求，还能提高后续建模、分析和渲染过程中的效率和响应速度；
13、（c）相似性算法：在铁路四电bim模型中很多构件长得一模一样，只是所处位置或角度不同，这时就可以采用相似性算法进行数据合并，即：只保留一个构件的数据，其他相似构件只记录一个引用加上空间坐标即可，通过这种方式可以有效减少构件存储量，达到轻量化的目的；
14、（d）构建符合场景远近原则的逐级加载构件模式：创建多级构件体系，将模型分解为多个层级：远景层级采用简化的几何和低分辨率纹理，以快速加载和显示整体场景；而近景层级则包含更详细和精确的构件信息，根据用户视点动态加载，以展示高质量的细节和纹理，从而在保持高效性能的同时提供逼真的视觉体验；
15、2.3.对于经过轻量化技术处理的三维数据，分别在微观层面和宏观层面对模型进行了渲染处理；
16、在微观层面，我们用到了一种多级细节层次levels of detail，简称lod的技术，该技术在bim轻量化过程中，会在运行时动态加载不同细节程度的模型，从而达到优化渲染性能的目的；
17、多级lod，多细节层次，通过使用不同级别的几何体来表现物体，远距离加载的模型较为简化，近距离加载的模型则更为精细；
18、在宏观层面，采用了gpu并行八叉树分解的方式，八叉树是一种用于空间数据索引的树形数据结构，它将三维空间递归地分割成八个子区域，每个子区域可以再进一步分割，它将一个三维空间的区域逐层地划分成八个子立方体，每个子立方体可以继续划分为更小的子立方体，直到达到所需的精度或满足特定的条件为止，八叉树的每个节点都代表一个立方体区域，节点可以有子节点，最终的叶子节点表示空间中的最小区域单元，通过微观和宏观层面相结合的方式我们成功的优化了轻量化后的bim 模型，为铁路四电bim模型轻量化处理提供了切实有效的方案。
19、进一步地，在2.2中三维几何数据参数化是对铁路四电系统中的复杂几何模型进行简化处理，去除不必要的细节和复杂性，只保留关键的结构和组件，通过简化几何模型，可以大幅降低模型的体积和复杂度，提高计算效率和模型处理速度；三维几何数据中对面片进行三角化处理是为了在保持几何形状精度的基础上，优化模型的数据结构以提升计算效率和性能；几何数据中进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铁路BIM模型轻量化处理方法，其特征在于：包括以下内容：
2.如权利要求1所述的一种铁路BIM模型轻量化处理方法，其特征在于：在2.2中三维几何数据参数化是对铁路四电系统中的复杂几何模型进行简化处理，去除不必要的细节和复杂性，只保留关键的结构和组件，通过简化几何模型，大幅降低模型的体积和复杂度，提高计算效率和模型处理速度；三维几何数据中对面片进行三角化处理是为了在保持几何形状精度的基础上，优化模型的数据结构以提升计算效率和性能；几何数据中进行相似性算法处理能够显著减少模型的复杂度和数据冗余，提高模型的处理效率和性能；并采用构建符合场景远近原则的逐级加载构件模式来进行处理。
【技术特征摘要】
1.一种铁路bim模型轻量化处理方法，其特征在于：包括以下内容：
2.如权利要求1所述的一种铁路bim模型轻量化处理方法，其特征在于：在2.2中三维几何数据参数化是对铁路四电系统中的复杂几何模型进行简化处理，去除不必要的细节和复杂性，只保留关键的结构和组件，通过简化几何模型，大幅降低模型...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙奇，李敏之，邓伟志，朱孟欣，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：
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